高速列车横向半主动悬挂系统遗传模糊控制研究

摘要

伴随着我国国民经济的高速发展，高速铁路事业也取得了巨大的成功。目前，中国已经拥有世界上规模最大及运营速度最快的高速铁路网。在满足了乘客出行方便快捷的同时，随着列车运行速度的不断提高，列车的运行平稳性降低，人们对列车的乘坐舒适性又提出了更高的要求。由于乘客对横向振动更加敏感，为了改善列车在高速运行时的横向平稳性，有必要对列车采用横向主动或半主动悬挂，而半主动悬挂相比主动悬挂具有结构简单、成本低和失效导向安全性好等优点，且控制效果接近于主动悬挂，更加贴近于我国铁路的发展现状，是改善列车运行平稳性能的最佳途径。
　　本文在ADAMS/Rail软件中分别建立多刚体和考虑车体横向弹性振动的刚柔耦合列车动力学模型，并对其被动悬挂模型的横向动力学性能进行了仿真对比，提出对两种列车动力学模型采用横向半主动悬挂系统，改善其横向运行平稳性。
　　分析比较了各种半主动悬挂控制策略，确定将模糊控制策略引入高速列车横向半主动悬挂控制中，并采用遗传算法设计模糊控制器。对传统的遗传算法进行改进，提出浮点数和十进制整数混合编码与自适应遗传交叉、变异概率的方法，同时优化模糊控制器的隶属度函数、模糊规则、量化因子和比例因子，以车体前后两端横向振动加速度均方根值作为遗传优化性能指标，使在没有专家知识经验的情况下，获得令人满意的模糊控制器，提高列车横向半主动悬挂系统的动力学性能。

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图表清单

注释表

第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 悬挂系统分类

1.3 半主动悬挂的发展概况

1.4 半主动悬挂系统的控制策略

1.5 列车半主动悬挂模型

1.6 课题研究的主要内容

第二章 列车动力学建模及分析

2.1 ADAMS软件介绍

2.2 ADAMS/Rail中建立多刚体列车模型

2.3 ADAMS刚柔耦合列车模型

2.4 车辆模型动力学分析

2.5 列车横向半主动悬挂模型

2.6 本章小结

第三章 模糊控制器设计

3.1 模糊控制理论与应用

3.2 模糊控制器的分类

3.3 模糊控制器的设计

3.4 本章小结

第四章 遗传算法优化设计模糊控制器

4.1 遗传算法概述

4.2 遗传算法优化方法

4.3 遗传算法优化模糊控制

4.4 本章小结

第五章 ADAMS与MATLAB联合仿真

5.1 联合仿真方法

5.2 联合仿真系统模型

5.3 多刚体列车横向半主动悬挂模糊控制

5.4 刚柔耦合列车横向半主动悬挂模糊控制

5.5 参数自调整模糊控制

5.6 本章小结

第六章 结束语

6.1 论文的主要工作与结论

6.2 后续研究工作与展望

参考文献

致谢

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